一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵工藝及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵工藝及設(shè)備。該工藝首先將油田采出水由污水罐送入采出水低壓換熱蒸發(fā)器管程，采出水低壓換熱蒸發(fā)器的殼程中有低壓清水，吸熱汽化后進(jìn)入低壓吸收器殼程，被濃溴化鋰溶液吸收后成為稀溴化鋰溶液并放出熱量，稀溴化鋰溶液經(jīng)防腐水泵升壓后送至直燃式發(fā)生器被加熱至沸騰，汽化后的常壓水蒸汽經(jīng)管道送至常壓冷凝器殼程；本發(fā)明從油田采出水中提取部分熱能，在直燃熱泵驅(qū)動(dòng)升溫后用于生產(chǎn)或生活，不僅能使油田采出水低品位熱能得到高效利用，而且系統(tǒng)熱效率約為1.85，約為普通加熱爐的2.3倍，相比現(xiàn)有技術(shù)，三次提高了制熱系數(shù)，省去了兩個(gè)流程及水泵，解決了油田采出水的腐蝕和結(jié)垢問題。
【專利說明】一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵工藝及設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低品位熱能利用的工藝及設(shè)備，特別涉及一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵工藝及設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]我國能源消費(fèi)以煤和石油為主，環(huán)境問題日益突出，是世界第二大能源消費(fèi)國。造成的煙塵和二氧化硫排放量，分別占全國總排放量的70%和90%，二氧化硫排放形成的酸雨面積已占國土面積的三分之一。
[0003]發(fā)改委要求加強(qiáng)陸上石油天然氣工業(yè)在勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、建設(shè)中的節(jié)能科技和節(jié)能理論、方法的研究。降低油氣處理過程中的能耗，簡化油氣處理的工藝流程，盡量采用多功能合一的高效節(jié)能處理設(shè)備，建設(shè)油田聯(lián)合處理站。研究采用高效污水處理方法，回收污水中的含水原油，回注合格的凈化水；推廣熱泵技術(shù)回收油田采出水的低溫?zé)崃俊?br> [0004]我國有大量的分離含水原油后的采出水回注，出站前溫度為4(T60°C，僅勝利油田就3億噸/年；由此可見，我國油田采出水的低位熱回收潛力巨大。人們一直在關(guān)注著如何回收利用這部分熱能來為油田的生產(chǎn)和生活服務(wù)，同時(shí)解決因燃燒原油或天然氣造成的污染問題(同時(shí)因?yàn)樵秃吞烊粴鈱ξ覈鴣碚f屬于稀缺資源，因此有必要節(jié)約使用)。這部分熱能的特點(diǎn)是品位比較低，利用熱泵來提高其溫度，可以節(jié)約大量的天然氣和原油。相當(dāng)多的采出水的余熱被排放到大氣中，即造成熱污染又浪費(fèi)資源。一方面，隨著油田的開發(fā)進(jìn)入中后期，油井的含油污水水量越來越大；另一方面，輸油管線伴熱、含水原油脫水工藝、含水原油外輸加熱、冬季聯(lián)合站、采油隊(duì)大量的建筑物需要供暖。目前上述供熱主要形式是采用燃?xì)馊加湾仩t，少量采用燃煤鍋爐，這種形式的能量利用方式實(shí)際是采用燃燒高品位燃料能源獲得低品位熱能，能源效率較低，這種加熱爐的能源利用熱效率在80%左右，夕^效率僅在30%左右?；谏鲜隹紤]，采用壓縮式熱泵或吸收式熱泵用于輸油伴熱、原油脫水、原油加熱及生活供暖是一個(gè)必須解決的課題。油田采出水壓縮式熱泵已在油田生產(chǎn)和生活中成功的得到了應(yīng)用，取得了顯著地節(jié)能和環(huán)保效果，但壓縮式熱泵采用電驅(qū)動(dòng)，電價(jià)較高，而天然氣內(nèi)部價(jià)格較低使得設(shè)備回收期較長(2— 3年)，制約了生產(chǎn)單位推廣的積極性，而直燃吸收式熱泵可以實(shí)現(xiàn)燃料燃燒直接驅(qū)動(dòng)，不需要用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，可實(shí)現(xiàn)綜合制熱系數(shù)1.6— 2，比目前爐子80%左右的效率提高一倍以上。
[0005]幾年來的實(shí)踐證明，采用直燃吸收式熱泵，被加熱含水原油或水溫度可以達(dá)到80°C以上，同時(shí)還具有比較高的能效比(1.8左右)。
[0006] 前幾年，勝利、中原等油田都進(jìn)行了油田采出水直燃式熱泵供暖或含水原油脫水及外輸加熱的試驗(yàn)及應(yīng)用，雖然取得了較高的能效比，但由于大多數(shù)油田采出水對金屬腐蝕性強(qiáng)，結(jié)垢嚴(yán)重，因此在應(yīng)用中為了設(shè)備的安全，在低壓蒸發(fā)器前加了清水循環(huán)換熱系統(tǒng)，因而也使得增加了一級溫差和循環(huán)泵功；對于含水原油的脫水加熱，也采用了先用直燃式熱泵加熱清水，再用清水加熱含水原油的工藝，因此存在以下問題:1、采出水換熱器腐蝕嚴(yán)重、穿孔，后采用度鈦金換熱管，但造價(jià)太高；2、采出水換熱器結(jié)垢嚴(yán)重，一至兩年后堵塞無法使用；3、采出水一清水換熱器使得進(jìn)入直燃式熱泵油田采出水低壓換熱蒸發(fā)器的溫度僅有35— 40°C，比采出水溫度降低了 8 — 10°C ;4、采出水一清水換熱流程需要水泵長期運(yùn)行；5、含水原油一高溫清水換熱器使得含水原油最終達(dá)到的溫度比采出水直燃式熱泵中高溫清水出口降低了 20— 80°C，熵增較大，降低了制熱系數(shù)；6、含水原油一高溫清水換熱器流程需要水泵長期運(yùn)行；7、低壓吸收器、常壓冷凝器中溫差沒有梯次利用，增加了系統(tǒng)的熵增。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵工藝及設(shè)備，相比現(xiàn)有技術(shù)，三次提高了制熱系數(shù)，省去了兩個(gè)流程及水泵，解決了油田采出水的腐蝕和結(jié)垢問題。
[0008]本發(fā)明提到的一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵工藝，該工藝是通過以下各流程實(shí)施的:
首先，首先，將油田采出水由污水罐送入采出水低壓換熱蒸發(fā)器管程，所述污水罐的出罐表壓為0.06MPa,油田采出水放熱降溫后進(jìn)入采出水外排泵站管線:采出水低壓換熱蒸發(fā)器的殼程中有低壓清水，吸熱汽化后進(jìn)入低壓吸收器殼程，被濃度為60%的濃溴化鋰溶液吸收后成為濃度為52%的稀溴化鋰溶液并放出熱量，稀溴化鋰溶液經(jīng)防腐水泵升壓后送至直燃式發(fā)生器；濃度為52%的稀溴化鋰溶液在直燃式發(fā)生器中被加熱至140至180°C沸騰，汽化后的常壓水蒸汽經(jīng)管道送至常壓冷凝器殼程，放熱凝結(jié)成水后經(jīng)第一節(jié)流閥降壓后送至采出水低壓換熱蒸發(fā)器殼程吸熱汽化；
其中，濃度為52%的稀溴化鋰溶液在直燃式發(fā)生器中被加熱沸騰濃縮至濃度為60%，濃溴化鋰溶液經(jīng)第二節(jié)流閥降壓后送至低壓吸收器殼程；
另外，含水原油首先進(jìn)入低壓吸收器殼程，吸收油田采出水低壓換熱蒸發(fā)器送來的低壓水蒸汽凝結(jié)放出的熱量，再送至常壓冷凝器吸收直燃式發(fā)生器送來的常壓水蒸汽凝結(jié)放出的熱量，達(dá)到脫水工藝或外輸工藝所需溫度后送至聯(lián)合站沉降罐或外輸。
[0009]上述的油田采出水低壓換熱蒸發(fā)器采用防腐防垢的石墨管或石墨塊孔為換熱元件。
[0010]本發(fā)明提到的一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵設(shè)備，包括直燃式發(fā)生器、常壓冷凝器、第一節(jié)流閥、采出水低壓換熱蒸發(fā)器、低壓吸收器、防腐水泵、第二節(jié)流閥，所述的采出水低壓換熱蒸發(fā)器的輸出端通過管線連接到低壓吸收器，輸入端連接油田采出水管道，通過采出水低壓換熱蒸發(fā)器吸收油田采出水的低品位熱量；采出水低壓換熱蒸發(fā)器內(nèi)腔的低壓清水，吸熱汽化后進(jìn)入低壓吸收器殼程；所述的低壓吸收器的輸出端通過防腐水泵連接到直燃式發(fā)生器，直燃式發(fā)生器的底部通過第二節(jié)流閥連接到低壓吸收器，直燃式發(fā)生器的頂部通過管線連接到常壓冷凝器，常壓冷凝器的底部通過第一節(jié)流閥連接到采出水低壓換熱蒸發(fā)器；含水原油管線首先經(jīng)過低壓吸收器的換熱盤管，然后經(jīng)過常壓冷凝器的換熱盤管，實(shí)現(xiàn)多次加熱提溫。
[0011]上述的油田采出水低壓換熱蒸發(fā)器采用防腐防垢的石墨管或石墨塊孔為換熱元件。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果如下: 1、采用石墨管殼式或塊孔式油田采出水換熱器防止采出水對換熱器的腐蝕，該石墨管內(nèi)表面結(jié)垢很少并能在水流沖擊下自動(dòng)脫落；
2、簡化工藝流程，去掉采出水一清水換熱流程，低壓蒸發(fā)器的溫度可達(dá)40—50°C，減少了換熱溫差，第一次提高了制熱系數(shù)；
3、含水原油直接進(jìn)入采出水直燃式熱泵，以減少中間設(shè)備和傳熱溫差，第二次提高了制熱系數(shù)，省去了含水原油一高溫清水換熱器流程需要的水泵，節(jié)能的同時(shí)使含水原油加熱系統(tǒng)大大簡化；
4、含水原油與低壓吸收器、常壓冷凝器梯次換熱，減小了系統(tǒng)的熵增，第三次提高了制熱系數(shù)；
本發(fā)明所述工藝及設(shè)備能效比高、環(huán)保、運(yùn)行壓力低，系統(tǒng)相對簡單、可靠、含水原油出口溫度高，運(yùn)行費(fèi)用低、耐腐蝕、不結(jié)垢、可穩(wěn)定提供輸油管線伴熱、含水原油脫水、外輸原油加熱或生活供暖熱源的工藝和設(shè)備。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
上圖中:直燃式發(fā)生器1、常壓冷凝器2、第一節(jié)流閥3、采出水低壓換熱蒸發(fā)器4、低壓吸收器5、防腐水泵6、第二節(jié)流閥7，油田采出水a(chǎn)，含水原油b。

【具體實(shí)施方式】
[0014]結(jié)合附圖1，對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
本發(fā)明提到的一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵工藝，該工藝是通過以下各流程實(shí)施的:
首先，將油田采出水a(chǎn)由污水罐送入采出水低壓換熱蒸發(fā)器4管程，所述污水罐的出罐表壓為0.06MPa,油田采出水放熱降溫后進(jìn)入采出水外排泵站管線:采出水低壓換熱蒸發(fā)器4的殼程中有低壓清水，吸熱汽化后進(jìn)入低壓吸收器5殼程，被濃度為60%的濃溴化鋰溶液吸收后成為濃度為52%的稀溴化鋰溶液并放出熱量，稀溴化鋰溶液經(jīng)防腐水泵6升壓后送至直燃式發(fā)生器I ;濃度為52%的稀溴化鋰溶液在直燃式發(fā)生器I中被加熱至140至180°C沸騰，汽化后的常壓水蒸汽經(jīng)管道送至常壓冷凝器2殼程，放熱凝結(jié)成水后經(jīng)第一節(jié)流閥3降壓后送至采出水低壓換熱蒸發(fā)器4殼程吸熱汽化；
其中，濃度為52%的稀溴化鋰溶液在直燃式發(fā)生器I中被加熱沸騰濃縮至濃度為60%，濃溴化鋰溶液經(jīng)第二節(jié)流閥7降壓后送至低壓吸收器5殼程；
另外，含水原油b首先進(jìn)入低壓吸收器5殼程，吸收油田采出水低壓換熱蒸發(fā)器4送來的低壓水蒸汽凝結(jié)放出的熱量，再送至常壓冷凝器2吸收直燃式發(fā)生器送來的常壓水蒸汽凝結(jié)放出的熱量，達(dá)到脫水工藝或外輸工藝所需溫度后送至聯(lián)合站沉降罐或外輸。
[0015]上述的油田采出水低壓換熱蒸發(fā)器采用防腐防垢的石墨管或石墨塊孔為換熱元件。
[0016]本發(fā)明提到的一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵設(shè)備，包括直燃式發(fā)生器1、常壓冷凝器2、第一節(jié)流閥3、采出水低壓換熱蒸發(fā)器4、低壓吸收器5、防腐水泵6、第二節(jié)流閥7，所述的采出水低壓換熱蒸發(fā)器4的輸出端通過管線連接到低壓吸收器5，輸入端連接油田采出水管道，通過采出水低壓換熱蒸發(fā)器4吸收油田采出水的低品位熱量；采出水低壓換熱蒸發(fā)器4內(nèi)腔的低壓清水，吸熱汽化后進(jìn)入低壓吸收器5殼程；所述的低壓吸收器5的輸出端通過防腐水泵6連接到直燃式發(fā)生器I，直燃式發(fā)生器I的底部通過第二節(jié)流閥7連接到低壓吸收器5，直燃式發(fā)生器I的頂部通過管線連接到常壓冷凝器2，常壓冷凝器2的底部通過第一節(jié)流閥3連接到采出水低壓換熱蒸發(fā)器4 ;含水原油管線首先經(jīng)過低壓吸收器5的換熱盤管加熱到65°C，然后經(jīng)過常壓冷凝器2的換熱盤管加熱到78°C，實(shí)現(xiàn)多次加熱提溫。
[0017]本發(fā)明采用上述工藝流程后，利用油田聯(lián)合站油水分離后產(chǎn)生的油田采出水低品位熱能和部分燃料熱能，能實(shí)現(xiàn)將含水原油由50°C左右加熱到80°C以上。油田采出水直燃式熱泵工藝及設(shè)備的低溫?zé)嵩词怯吞锊沙鏊?，溫度、流量穩(wěn)定，是一種理想的低溫?zé)嵩?。與現(xiàn)有強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵工藝相比三次提高了制熱系數(shù)，省去了兩個(gè)流程及水泵，解決了油田采出水的腐蝕和結(jié)垢問題。
【權(quán)利要求】
1.一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵工藝，其特征是:該工藝是通過以下各流程實(shí)施的: 首先，將油田采出水(a)由污水罐送入采出水低壓換熱蒸發(fā)器(4)管程，所述污水罐的出罐表壓為0.06MPa，油田采出水放熱降溫后進(jìn)入采出水外排泵站管線:采出水低壓換熱蒸發(fā)器(4)的殼程中有低壓清水，吸熱汽化后進(jìn)入低壓吸收器(5)殼程，被濃度為60%的濃溴化鋰溶液吸收后成為濃度為52%的稀溴化鋰溶液并放出熱量，稀溴化鋰溶液經(jīng)防腐水泵(6)升壓后送至直燃式發(fā)生器(I);濃度為52%的稀溴化鋰溶液在直燃式發(fā)生器(I)中被加熱至140至180°C沸騰，汽化后的常壓水蒸汽經(jīng)管道送至常壓冷凝器(2)殼程，放熱凝結(jié)成水后經(jīng)第一節(jié)流閥(3)降壓后送至采出水低壓換熱蒸發(fā)器(4)殼程吸熱汽化； 其中，濃度為52%的稀溴化鋰溶液在直燃式發(fā)生器(I)中被加熱沸騰濃縮至濃度為60%，濃溴化鋰溶液經(jīng)第二節(jié)流閥(7)降壓后送至低壓吸收器(5)殼程； 另外，含水原油(b)首先進(jìn)入低壓吸收器(5)殼程，吸收油田采出水低壓換熱蒸發(fā)器(4)送來的低壓水蒸汽凝結(jié)放出的熱量，再送至常壓冷凝器(2)吸收直燃式發(fā)生器送來的常壓水蒸汽凝結(jié)放出的熱量，達(dá)到脫水工藝或外輸工藝所需溫度后送至聯(lián)合站沉降罐或外輸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵工藝,其特征是:所述的油田采出水低壓換熱蒸發(fā)器(4)采用防腐防垢的石墨管或石墨塊孔為換熱元件。
3.一種強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵設(shè)備，其特征是:包括直燃式發(fā)生器(I)、常壓冷凝器(2)、第一節(jié)流閥(3)、采出水低壓換熱蒸發(fā)器(4)、低壓吸收器(5)、防腐水泵(6)、第二節(jié)流閥(7)，所述的采出水低壓換熱蒸發(fā)器(4)的輸出端通過管線連接到低壓吸收器(5)，輸入端連接油田采出水管道，通過采出水低壓換熱蒸發(fā)器(4)吸收油田采出水的低品位熱量；采出水低壓換熱蒸發(fā)器(4)內(nèi)腔的低壓清水，吸熱汽化后進(jìn)入低壓吸收器(5)殼程；所述的低壓吸收器(5)的輸出端通過防腐水泵(6)連接到直燃式發(fā)生器(1)，直燃式發(fā)生器(I)的底部通過第二節(jié)流閥(7)連接到低壓吸收器(5)，直燃式發(fā)生器(I)的頂部通過管線連接到常壓冷凝器(2)，常壓冷凝器(2)的底部通過第一節(jié)流閥(3)連接到采出水低壓換熱蒸發(fā)器(4);含水原油管線首先經(jīng)過低壓吸收器(5)的換熱盤管加熱到65°C，然后經(jīng)過常壓冷凝器(2)的換熱盤管加熱到78°C，實(shí)現(xiàn)多次加熱提溫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的強(qiáng)腐蝕高礦化度油田采出水直燃式熱泵設(shè)備，其特征是:所述的油田采出水低壓換熱蒸發(fā)器(4)采用防腐防垢的石墨管或石墨塊孔為換熱元件。
【文檔編號】F25B15/06GK104075481SQ201410296117
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】周立超, 陳澤華, 孟鑫, 周迎梅 申請人:周立超, 陳澤華, 孟鑫, 周迎梅